代码改变世界

XML Schema介绍

2011-08-22 17:24  htc开发  阅读(173)  评论(0)  编辑  收藏  举报

XML Schema 是基于 XML 的 DTD 替代者。

XML Schema 描述 XML 文档的结构。

XML Schema 语言也称作 XML Schema 定义（XML Schema Definition，XSD）。

什么是 XML Schema？

XML Schema 的作用是定义 XML 文档的合法构建模块，类似 DTD。

XML Schema:

  • 定义可出现在文档中的元素
  • 定义可出现在文档中的属性
  • 定义哪个元素是子元素
  • 定义子元素的次序
  • 定义子元素的数目
  • 定义元素是否为空，或者是否可包含文本
  • 定义元素和属性的数据类型
  • 定义元素和属性的默认值以及固定值

XML Schema 是 DTD 的继任者

我们认为 XML Schema 很快会在大部分网络应用程序中取代 DTD。

理由如下：

  • XML Schema 可针对未来的需求进行扩展
  • XML Schema 更完善，功能更强大
  • XML Schema 基于 XML 编写
  • XML Schema 支持数据类型
  • XML Schema 支持命名空间

XML Schema 支持数据类型

XML Schema 最重要的能力之一就是对数据类型的支持。

通过对数据类型的支持：

  • 可更容易地描述允许的文档内容
  • 可更容易地验证数据的正确性
  • 可更容易地与来自数据库的数据一并工作
  • 可更容易地定义数据约束（data facets）
  • 可更容易地定义数据模型（或称数据格式）
  • 可更容易地在不同的数据类型间转换数据

编者注：数据约束，或称 facets，是 XML Schema 原型中的一个术语，中文可译为“面”，用来约束数据类型的容许值。

XML Schema 使用 XML 语法

另一个关于 XML Schema 的重要特性是，它们由 XML 编写。

由 XML 编写 XML Schema 有很多好处：

  • 不必学习新的语言
  • 可使用 XML 编辑器来编辑 Schema 文件
  • 可使用 XML 解析器来解析 Schema 文件
  • 可通过 XML DOM 来处理 Schema
  • 可通过 XSLT 来转换 Schema

简单例子：

XML 文档可对 DTD 或 XML Schema 进行引用。

一个简单的 XML 文档：

请看这个名为 "note.xml" 的 XML 文档：

<?xml version="1.0"?>

<note>

<to>George</to>

<from>John</from>

<heading>Reminder</heading>

<body>Don't forget the meeting this weekend!</body>

</note>

DTD 文件

下面这个例子是名为 "note.dtd" 的 DTD 文件，它对上面那个 XML 文档的元素进行了定义：

<!ELEMENT note (to, from, heading, body)>

<!ELEMENT to (#PCDATA)>

<!ELEMENT from (#PCDATA)>

<!ELEMENT heading (#PCDATA)>

<!ELEMENT body (#PCDATA)>

第 1 行定义 note 元素有四个子元素："to, from, heading, body"。

第 2-5 行定义了 to, from, heading, body 元素的类型是 "#PCDATA"。

XML Schema

下面这个例子是一个名为 "note.xsd" 的 XML Schema 文件，它定义了上面那个 XML 文档的元素：

<?xml version="1.0"?>

<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"

targetNamespace="http://www.w3school.com.cn"

xmlns="http://www.w3school.com.cn"

elementFormDefault="qualified">

 

<xs:element>

    <xs:complexType>

      <xs:sequence>

        <xs:element/>

        <xs:element/>

        <xs:element/>

        <xs:element/>

      </xs:sequence>

    </xs:complexType>

</xs:element>

 

</xs:schema>

note 元素是一个复合类型，因为它包含其他的子元素。其他元素 (to, from, heading, body) 是简易类型，因为它们没有包含其他元素。您将在下面的章节学习更多有关复合类型和简易类型的知识。

对 DTD 的引用

此文件包含对 DTD 的引用：

<?xml version="1.0"?>

<!DOCTYPE note SYSTEM "http://www.w3school.com.cn/dtd/note.dtd">

<note>

<to>George</to>

<from>John</from>

<heading>Reminder</heading>

<body>Don't forget the meeting this weekend!</body>

</note>

对 XML Schema 的引用

此文件包含对 XML Schema 的引用：

<?xml version="1.0"?>

<note

xmlns="http://www.w3school.com.cn"

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsi:schemaLocation="http://www.w3school.com.cn note.xsd">

 

<to>George</to>

<from>John</from>

<heading>Reminder</heading>

<body>Don't forget the meeting this weekend!</body>

</note>

 

具体语法：

<?xml version="1.0"?>

 

<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"

targetNamespace="http://www.w3school.com.cn"

xmlns="http://www.w3school.com.cn"

elementFormDefault="qualified">

 

...

...

</xs:schema>

代码解释：

下面的片断：

xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"

显示 schema 中用到的元素和数据类型来自命名空间 "http://www.w3.org/2001/XMLSchema"。同时它还规定了来自命名空间 "http://www.w3.org/2001/XMLSchema" 的元素和数据类型应该使用前缀 xs：

这个片断：

targetNamespace="http://www.w3school.com.cn"

显示被此 schema 定义的元素 (note, to, from, heading, body) 来自命名空间： "http://www.w3school.com.cn"。

这个片断：

xmlns="http://www.w3school.com.cn"

指出默认的命名空间是 "http://www.w3school.com.cn"。

这个片断：

elementFormDefault="qualified"

指出任何 XML 实例文档所使用的且在此 schema 中声明过的元素必须被命名空间限定。

在 XML 文档中引用 Schema

此 XML 文档含有对 XML Schema 的引用：

<?xml version="1.0"?>

 

<note xmlns="http://www.w3school.com.cn"

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsi:schemaLocation="http://www.w3school.com.cn note.xsd">

 

<to>George</to>

<from>John</from>

<heading>Reminder</heading>

<body>Don't forget the meeting this weekend!</body>

</note>

代码解释：

下面的片断：

xmlns="http://www.w3school.com.cn"

规定了默认命名空间的声明。此声明会告知 schema 验证器，在此 XML 文档中使用的所有元素都被声明于 "http://www.w3school.com.cn" 这个命名空间。

一旦您拥有了可用的 XML Schema 实例命名空间：

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

您就可以使用 schemaLocation 属性了。此属性有两个值。第一个值是需要使用的命名空间。第二个值是供命名空间使用的 XML schema 的位置：

xsi:schemaLocation="http://www.w3school.com.cn note.xsd"

定义简易元素

定义简易元素的语法：

<xs:element/>

此处 xxx 指元素的名称，yyy 指元素的数据类型。XML Schema 拥有很多内建的数据类型。

最常用的类型是：

  • xs:string
  • xs:decimal
  • xs:integer
  • xs:boolean
  • xs:date
  • xs:time

定义属性的语法是：

<xs:attribute/>

在此处，xxx 指属性名称，yyy 则规定属性的数据类型。XML Schema 拥有很多内建的数据类型。

最常用的类型是：

  • xs:string
  • xs:decimal
  • xs:integer
  • xs:boolean
  • xs:date
  • xs:time

可选的和必需的属性

在缺省的情况下，属性是可选的。如需规定属性为必选，请使用 "use" 属性：

<xs:attribute use="required"/>

 

限定（restriction）用于为 XML 元素或者属性定义可接受的值。对 XML 元素的限定被称为 facet。

对值的限定

下面的例子定义了带有一个限定且名为 "age" 的元素。age 的值不能低于 0 或者高于 120：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:integer">

    <xs:minInclusive value="0"/>

    <xs:maxInclusive value="120"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

对一组值的限定

如需把 XML 元素的内容限制为一组可接受的值，我们要使用枚举约束（enumeration constraint）。

下面的例子定义了带有一个限定的名为 "car" 的元素。可接受的值只有：Audi, Golf, BMW：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:enumeration value="Audi"/>

    <xs:enumeration value="Golf"/>

    <xs:enumeration value="BMW"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

上面的例子也可以被写为：

<xs:element/>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:enumeration value="Audi"/>

    <xs:enumeration value="Golf"/>

    <xs:enumeration value="BMW"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

注释：在这种情况下，类型 "carType" 可被其他元素使用，因为它不是 "car" 元素的组成部分。

对一系列值的限定

如需把 XML 元素的内容限制定义为一系列可使用的数字或字母，我们要使用模式约束（pattern constraint）。

下面的例子定义了带有一个限定的名为 "letter" 的元素。可接受的值只有小写字母 a - z 其中的一个：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:pattern value="[a-z]"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

下一个例子定义了带有一个限定的名为 "initials" 的元素。可接受的值是大写字母 A - Z 其中的三个：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:pattern value="[A-Z][A-Z][A-Z]"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

下一个例子也定义了带有一个限定的名为 "initials" 的元素。可接受的值是大写或小写字母 a - z 其中的三个：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:pattern value="[a-zA-Z][a-zA-Z][a-zA-Z]"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

下一个例子定义了带有一个限定的名为 "choice 的元素。可接受的值是字母 x, y 或 z 中的一个：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:pattern value="[xyz]"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

下一个例子定义了带有一个限定的名为 "prodid" 的元素。可接受的值是五个阿拉伯数字的一个序列，且每个数字的范围是 0-9：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:integer">

    <xs:pattern value="[0-9][0-9][0-9][0-9][0-9]"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

对一系列值的其他限定

下面的例子定义了带有一个限定的名为 "letter" 的元素。可接受的值是 a - z 中零个或多个字母：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:pattern value="([a-z])*"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

下面的例子定义了带有一个限定的名为 "letter" 的元素。可接受的值是一对或多对字母，每对字母由一个小写字母后跟一个大写字母组成。举个例子，"sToP"将会通过这种模式的验证，但是 "Stop"、"STOP" 或者 "stop" 无法通过验证：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:pattern value="([a-z][A-Z])+"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

下面的例子定义了带有一个限定的名为 "gender" 的元素。可接受的值是 male 或者 female：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:pattern value="male|female"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

下面的例子定义了带有一个限定的名为 "password" 的元素。可接受的值是由 8 个字符组成的一行字符，这些字符必须是大写或小写字母 a - z 亦或数字 0 - 9：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:pattern value="[a-zA-Z0-9]{8}"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

对空白字符的限定

如需规定对空白字符（whitespace characters）的处理方式，我们需要使用 whiteSpace 限定。

下面的例子定义了带有一个限定的名为 "address" 的元素。这个 whiteSpace 限定被设置为 "preserve"，这意味着 XML 处理器不会移除任何空白字符：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:whiteSpace value="preserve"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

这个例子也定义了带有一个限定的名为 "address" 的元素。这个 whiteSpace 限定被设置为 "replace"，这意味着 XML 处理器将移除所有空白字符（换行、回车、空格以及制表符）：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:whiteSpace value="replace"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

这个例子也定义了带有一个限定的名为 "address" 的元素。这个 whiteSpace 限定被设置为 "collapse"，这意味着 XML 处理器将移除所有空白字符（换行、回车、空格以及制表符会被替换为空格，开头和结尾的空格会被移除，而多个连续的空格会被缩减为一个单一的空格）：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:whiteSpace value="collapse"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

对长度的限定

如需限制元素中值的长度，我们需要使用 length、maxLength 以及 minLength 限定。

本例定义了带有一个限定且名为 "password" 的元素。其值必须精确到 8 个字符：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:length value="8"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

这个例子也定义了带有一个限定的名为 "password" 的元素。其值最小为 5 个字符，最大为 8 个字符：

<xs:element>

 

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:string">

    <xs:minLength value="5"/>

    <xs:maxLength value="8"/>

  </xs:restriction>

</xs:simpleType>

 

</xs:element>

数据类型的限定

限定

描述

enumeration

定义可接受值的一个列表

fractionDigits

定义所允许的最大的小数位数。必须大于等于0。

length

定义所允许的字符或者列表项目的精确数目。必须大于或等于0。

maxExclusive

定义数值的上限。所允许的值必须小于此值。

maxLength

定义所允许的字符或者列表项目的最大数目。必须大于或等于0。

minExclusive

定义数值的下限。所允许的值必需大于此值。

minInclusiv

定义数值的下限。所允许的值必需大于或等于此值。

minLength

定义所允许的字符或者列表项目的最小数目。必须大于或等于0。

pattern

定义可接受的字符的精确序列

totalDigits

定义所允许的阿拉伯数字的精确位数。必须大于0。

whiteSpace

定义空白字符（换行、回车、空格以及制表符）的处理方式。

什么是复合元素？

复合元素指包含其他元素及/或属性的 XML 元素。

有四种类型的复合元素：

  • 空元素
  • 包含其他元素的元素
  • 仅包含文本的元素
  • 包含元素和文本的元素

注释：上述元素均可包含属性

复合元素的例子

复合元素，"product"，是空的：

<product pid="1345"/>

复合元素，"employee"，仅包含其他元素：

<employee>

<firstname>John</firstname>

<lastname>Smith</lastname>

</employee>

复合元素，"food"，仅包含文本：

<food>Ice cream</food>

复合元素，"description"，包含元素和文本：

<description>

It happened on <date lang="norwegian">03.03.99</date> ....

</description>

如何定义复合元素？

请看这个复合 XML 元素，"employee"，仅包含其他元素：

<employee>

<firstname>John</firstname>

<lastname>Smith</lastname>

</employee>

在 XML Schema 中，我们有两种方式来定义复合元素：

1. 通过命名此元素，可直接对"employee"元素进行声明，就像这样：

<xs:element>

  <xs:complexType>

    <xs:sequence>

      <xs:element/>

      <xs:element/>

    </xs:sequence>

  </xs:complexType>

</xs:element>

假如您使用上面所描述的方法，那么仅有 "employee" 可使用所规定的复合类型。请注意其子元素，"firstname" 以及 "lastname"，被包围在指示器 <sequence>中。这意味着子元素必须以它们被声明的次序出现。您会在 XSD 指示器 这一节学习更多有关指示器的知识。

2. "employee" 元素可以使用 type 属性，这个属性的作用是引用要使用的复合类型的名称：

<xs:element type="personinfo"/>

 

<xs:complexType name="personinfo">

  <xs:sequence>

    <xs:element/>

    <xs:element/>

  </xs:sequence>

</xs:complexType>

如果您使用了上面所描述的方法，那么若干元素均可以使用相同的复合类型，比如这样：

<xs:element/>

<xs:element/>

<xs:element/>

 

<xs:complexType>

  <xs:sequence>

    <xs:element/>

    <xs:element/>

  </xs:sequence>

</xs:complexType>

您也可以在已有的复合元素之上以某个复合元素为基础，然后添加一些元素，就像这样：

<xs:element/>

 

<xs:complexType>

  <xs:sequence>

    <xs:element/>

    <xs:element/>

  </xs:sequence>

</xs:complexType>

 

<xs:complexType>

  <xs:complexContent>

    <xs:extension base="personinfo">

      <xs:sequence>

        <xs:element/>

        <xs:element/>

        <xs:element/>

      </xs:sequence>

    </xs:extension>

  </xs:complexContent>

</xs:complexType>

复合空元素：

一个空的 XML 元素：

<product prodid="1345" />

上面的 "product" 元素根本没有内容。为了定义无内容的类型，我们就必须声明一个在其内容中只能包含元素的类型，但是实际上我们并不会声明任何元素，比如这样：

<xs:element>

  <xs:complexType>

    <xs:complexContent>

      <xs:restriction base="xs:integer">

        <xs:attribute/>

      </xs:restriction>

    </xs:complexContent>

  </xs:complexType>

</xs:element>

在上面的例子中，我们定义了一个带有复合内容的复合类型。complexContent 元素给出的信号是，我们打算限定或者拓展某个复合类型的内容模型，而 integer 限定则声明了一个属性但不会引入任何的元素内容。

不过，也可以更加紧凑地声明此 "product" 元素：

<xs:element>

  <xs:complexType>

    <xs:attribute/>

  </xs:complexType>

</xs:element>

或者您可以为一个 complexType 元素起一个名字，然后为 "product" 元素设置一个 type 属性并引用这个 complexType 名称（通过使用此方法，若干个元素均可引用相同的复合类型）：

<xs:element/>

 

<xs:complexType>

  <xs:attribute/>

</xs:complexType>

“仅含元素”的复合类型含有一个仅包含其他元素的元素。

复合类型仅包含元素

XML 元素，"person"，仅包含其他的元素：

<person>

<firstname>John</firstname>

<lastname>Smith</lastname>

</person>

您可在 schema 中这样定义 "person" 元素：

<xs:element>

  <xs:complexType>

    <xs:sequence>

      <xs:element/>

      <xs:element/>

    </xs:sequence>

  </xs:complexType>

</xs:element>

请留意这个 <xs:sequence>。它意味着被定义的元素必须按上面的次序出现在 "person" 元素中。

或者您可以为 complexType 元素设定一个名称，并让 "person" 元素的 type 属性来引用此名称（如使用此方法，若干元素均可引用相同的复合类型）：

<xs:element/>

 

<xs:complexType>

  <xs:sequence>

    <xs:element/>

    <xs:element/>

  </xs:sequence>

</xs:complexType>

仅含文本的复合元素可包含文本和属性。

仅含文本的复合元素

此类型仅包含简易的内容（文本和属性），因此我们要向此内容添加 simpleContent 元素。当使用简易内容时，我们就必须在 simpleContent 元素内定义扩展或限定，就像这样：

<xs:elementLINE-HEIGHT: 150%; FONT-FAMILY: 宋体; COLOR: black; FONT-SIZE: 12pt; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-font-kerning: 0pt">某个名称">

  <xs:complexType>

    <xs:simpleContent>

      <xs:extension base="basetype">

        ....

        ....

      </xs:extension>    

    </xs:simpleContent>

  </xs:complexType>

</xs:element>

或者：

<xs:elementLINE-HEIGHT: 150%; FONT-FAMILY: 宋体; COLOR: black; FONT-SIZE: 12pt; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-font-kerning: 0pt">某个名称">

  <xs:complexType>

    <xs:simpleContent>

      <xs:restriction base="basetype">

        ....

        ....

      </xs:restriction>    

    </xs:simpleContent>

  </xs:complexType>

</xs:element>

提示：请使用 extension 或 restriction 元素来扩展或限制元素的基本简易类型。

这里有一个 XML 元素的例子，"shoesize"，其中仅包含文本：

<shoesize country="france">35</shoesize>

下面这个例子声明了一个复合类型，其内容被定义为整数值，并且 "shoesize" 元素含有名为 "country" 的属性：

<xs:element>

  <xs:complexType>

    <xs:simpleContent>

      <xs:extension base="xs:integer">

        <xs:attribute />

      </xs:extension>

    </xs:simpleContent>

  </xs:complexType>

</xs:element>

我们也可为 complexType 元素设定一个名称，并让 "shoesize" 元素的 type 属性来引用此名称（通过使用此方法，若干元素均可引用相同的复合类型）：

<xs:element/>

 

<xs:complexType>

  <xs:simpleContent>

    <xs:extension base="xs:integer">

      <xs:attribute />

    </xs:extension>

  </xs:simpleContent>

</xs:complexType>

混合的复合类型可包含属性、元素以及文本。

带有混合内容的复合类型

XML 元素，"letter"，含有文本以及其他元素：

<letter>

Dear Mr.<name>John Smith</name>.

Your order <orderid>1032</orderid>

will be shipped on <shipdate>2001-07-13</shipdate>.

</letter>

下面这个 schema 声明了这个 "letter" 元素：

<xs:element>

  <xs:complexType mixed="true">

    <xs:sequence>

      <xs:element/>

      <xs:element/>

      <xs:element/>

    </xs:sequence>

  </xs:complexType>

</xs:element>

注释：为了使字符数据可以出现在 "letter" 的子元素之间，mixed 属性必须被设置为 "true"。<xs:sequence> 标签 (name、orderid 以及 shipdate ) 意味着被定义的元素必须依次出现在 "letter" 元素内部。

我们也可以为 complexType 元素起一个名字，并让 "letter" 元素的 type 属性引用 complexType 的这个名称（通过这个方法，若干元素均可引用同一个复合类型）：

<xs:element/>

 

<xs:complexType mixed="true">

  <xs:sequence>

    <xs:element/>

    <xs:element/>

    <xs:element/>

  </xs:sequence>

</xs:complexType>